浅谈钢管混凝土柱
摘要: 由于钢管混凝土具有承载力高,耐腐蚀,便于施工等一系列优点,它在实际工程中的应用越来越多。从钢管混凝土柱工作原理、力学性能等方面,来显示钢管混凝土的优势。
关键词: 钢管混凝土柱; 钢筋混凝土柱;
中国图书分类号tu74文献标识码： a文章编号：2095-2104（2012）01-0020-02
钢管混凝土即在薄壁圆形钢管内填充混凝土，将两种不同性质的材料组合而形成的结构。它利用钢管和混凝土两种材料在受力过程相互之间的组合作用，充分发挥这两种材料的优点，弥补彼此的缺点，因而具有良好地力学性能和经济性。在桥梁，工业厂房，高层建筑中的应用越来越广泛。
1、钢管混凝土的工作机理
钢管混凝土的基本原理：在钢管中填充混凝土，在力的作用下，混凝土对钢管有力的作用，但同时钢管约束了混凝土，使管内混凝土处于三向受压的应力状态，延缓其纵向微裂缝的发生和发展，从而提高其抗压强度和压缩变形能力。借助内填混凝土的支撑作用，增强钢管壁的几何稳定性，避免发生稳定性破坏，从而提高其承载能力。由于钢管和核心混凝土的相互作用，受力处于复杂状态，从而使混凝土的强度得以提高，塑性和韧性性能大为改善。
2、钢管混凝土的特点
2.1、承载力高
混凝土的抗压强度高，抗弯能力很弱；钢材具有很好的抗弯性能和弹塑性变形能力。钢管中填充混凝土，钢管对混凝土的约束，使得核心混凝土处于三向受压状态，提高了混凝土的抗压强度。钢管混凝土柱的承载力大于同等条件下的钢管柱的承载力和混凝土柱的承载力。钢管混凝土柱相对于钢筋混凝土柱的承载力提高了很多。
某钢管混凝土结构中，有一钢管混凝土轴心受压短柱，柱长l=1200mm，钢管 600*8,q345钢，f s = 310。混凝土强度等级为c40，fc = 19.1
钢管面积as =(-) = 14871.04
混凝土面积ac =*= 267728.96
套箍指标 = as f s /(ac fc ) = 14871.04* 310 /(267728.96*19.1) =0.902
则该短柱的极限承载力
= ac fc (1++ )=267728.96*19.1(1++0.902 =14582.7 kn
若为钢筋混凝土柱：=7540*2=15080
=550*550-15080=287420
= 0.9（fc a+ f y as）= 0.9*(19.1*287420+ 310*15080) = 9148.07kn 钢管混凝土柱的承载力为普通混凝土柱的1.6倍，即钢管混凝土柱的承载力提高61%。
2.2、抗震性能优越
钢管混凝土柱中，钢管相当于纵向钢筋, 同时相当于横向箍筋, 核心混凝土对钢管有横向挤压力。同理，钢管约束了混凝土的横向变形，
浅谈钢管混凝土柱 摘要: 由于钢管商品混凝土具有承载力高,耐腐蚀,便于施工等一系列优点,它在实际工程中的应用越来越多。从钢管商品混凝土柱工作原理、力学性能等方面,来显示钢管商品混凝土的优势。 关键词: 钢管商品混凝土柱; 钢筋商品混凝土柱; Abstract: As a result of concrete filled steel tube with high capacity, corrosion resistance, convenient construction and a series of advantages, it application in practical engineering more and more. This paper from the concrete filled steel tubular column working principle, mechanical properties and other aspects, to show the advantages of concrete filled steel tube. Key words: concrete filled steel tubular column; reinforced concrete column 钢管商品混凝土即在薄壁圆形钢管内填充商品混凝土，将两种不同性质的材料组合而形成的结构。它利用钢管和商品混凝土两种材料在受力过程相互之间的组合作用，充分发挥这两种材料的优点，弥补彼此的缺点，因而具有良好地力学性能和经济性。在桥梁，工业厂房，高层建筑中的应用越来越广泛。 1、钢管商品混凝土的工作机理钢管商品混凝土的基本原理：在钢管中填充商品混凝土，在力的作用下，商品混凝土对钢管有力的作用，但同时钢管约束了商品混凝土，使管内商品混凝土处于三向受压的应力状态，延缓其纵向微裂缝的发生和发展，从而提高其抗
第21卷第3期 2012年6月自然灾害学报JOURNAL OF NATURAL DISASTERS Vol．21No．3Jun．2012收稿日期：2011－08－06；修回日期：2011－10－21 基金项目：教育部科学技术研究重点项目（210228）；甘肃省自然科学基金项目（096RJZA100） 作者简介：王文达（1976－），男，教授，博士，主要从事钢与混凝土组合结构抗火及抗震性能研究．E- mail ：wangwd@lut．cn 文章编号：1004－4574（2012）03－0204－07 火灾后钢筋混凝土柱外包钢管加固性能 ———数值模拟 王文达1，2，郭智峰3，张鹏鹏 1，2（1．兰州理工大学甘肃省土木工程防灾减灾重点实验室甘肃兰州730050；2．兰州理工大学土木工程学院， 甘肃兰州730050；3．西安建筑科技大学土木工程学院，陕西西安710055） 摘要：基于ABAQUS 软件进行了外包钢管约束加固火灾后钢筋混凝土柱力学性能的数值模拟，分 别建立了受火钢筋混凝土构件的温度场分析模型及加固后构件的三维单元力学分析模型。探讨了 钢管屈服强度、 名义含钢率、新修复混凝土强度等对外包钢管约束加固火灾后钢筋混凝土柱承载力、刚度及延性的影响规律。结果表明：火灾后钢筋混凝土柱的承载力和刚度都会明显降低，采用外包 钢管可对受损伤的钢筋混凝土柱进行修复加固，加固后组合柱受力性能将得到大大改善。分析结果 可为有关工程应用提供参考。 关键词：钢筋混凝土柱；火灾后；外包钢管；加固；数值模拟 中图分类号：TU352．5；TU375文献标志码：A Numerical simulation on strengthening behavior of reinforced concrete columns after fire with wrapped steel tube WANG Wenda 1，2，GUO Zhifeng 3，ZHANG Pengpeng 1， 2（1．Key Laboratory of Disaster Prevention and Mitigation in Civil Engineering of Gansu Province ，Lanzhou University of Technology ， Lanzhou 730050，China ；2．College of Civil Engineering ，Lanzhou University of Technology ，Lanzhou 730050，China ； 3．College of Civil Engineering ，Xi ’an University of Architecture and Technology ，Xi ’an 710055，China ） Abstract ：Based on software ABAQUS ，numerical simulation of the mechanical behavior of steel tube-wrapped RC column after fire was conducted ，and temperature field model of the RC column under fire and 3D mechanical mod-el of the strengthened RC column were established．Also explored is the influence regularity of the yielding strength ，nominal steel rate and reparative concrete strength on bearing capacity ，rigidity and ductility of the steel tube wrapped RC column after fire．Results show that the bearing capacity and rigidity of the RC column after fire decrease obviously ，while the wrapped steel tube can repair and strengthen the damaged RC column ，and the strengthened composite column has greatly-improved bearing behavior．The results may provide a reference to rele-vant engineering application． Key words ：reinforced concrete column ；post-fire ；wrapped steel tube ；strengthening ；numerical simulation 火灾的日益频发且对建筑物的危害越来越大，对人民生命财产损失也越来越大，因此火灾已成为严重威 胁社会安全的问题［1］。火灾往往会导致建筑结构及构件受到不同程度损伤， 从而影响结构安全。尽管如此，当结构受损不至于破坏时，可通过合理的修复加固手段使得结构及构件继续服役。火灾后大部分钢筋混凝土构件经过加固维修后即能满足原设计要求，少数情况下可能需要拆除重建。当能比较准确地进行火灾后钢筋混凝土构件剩余力学性能（如剩余承载力和刚度等）的评估，合理评价其损伤程度，从而选择合理的
摘要：介绍了钢管混凝土结构的特点、研究现状及其工程应用，探讨了钢管混凝土结构研究方向。 关键词：钢管混凝土 近20年来，钢管混凝土结构逐渐被应用于建筑结构尤其是在高层建筑结构中，随着建筑物高度的增加，钢管高强混凝土和钢管超高强混凝土结构的应用也将会得到快速的发展。一般的，我们把混凝土强度等级在C50以下的钢管混凝土称为普通钢管混凝土；混凝土强度等级在C50以上的钢管混凝土称为钢管高强混凝土；混凝土强度等级在C100以上的钢管混凝土称为钢管超高强混凝土。 钢管混凝土结构是由混凝土填入钢管内而形成的一种新型组合结构。由于钢管混凝土结构能够更有效地发挥钢材和混凝土两种材料各自的优点，同时克服了钢管结构容易发生局部屈曲的缺点。近年来，随着理论研究的深入和新施工工艺的产生，工程应用日益广泛。钢管混凝土结构按照截面形式的不同可以分为矩形钢管混凝土结构、圆钢管混凝土结构和多边形钢管混凝土结构等，其中矩形钢管混凝土结构和圆钢管混凝土结构应用较广。 1．钢管混凝土结构的特点 众所周知，混凝土的抗压强度高。但抗弯能力很弱，而钢材，特别是型钢的抗弯能力强，具有良好的弹塑性，但在受压时容易失稳而丧失轴向抗压能力。而钢管混凝土在结构上能够将二者的优点结合在一起，可使混凝土处于侧向受压状态，其抗压强度可成倍提高.同时由于混凝土的存在，提高了钢管的刚度，两者共同发挥作用，从而大大地提高了承载能力。钢管混凝土作为一种新兴的组合结构，主要以轴心受压和作用力偏心较小的受压构件为主，被广泛使用于框架结构中(如厂房和高层)。钢管混凝土结构的迅速发展是由于它具有良好的受力性能和施工性能，具体表现为以下几个方面： 1.1 承载力高、延性好，抗震性能优越 钢管混凝土柱中，钢管对其内部混凝土的约束作用使混凝土处于三向受压状态，提高了混凝土的抗压强度；钢管内部的混凝土又可以有效地防止钢管发生局部屈曲。研究表明，钢管混凝土柱的承载力高于相应的钢管柱承载力和混凝土柱承载力之和。钢管和混凝土之间的相互作用使钢管内部混凝土的破坏由脆性破坏转变为塑性破坏，构件的延性性能明显改善，耗能能力大大提高，具有优越的抗震性能。
钢管混凝土柱环梁节点及其应用 摘要：本文介绍了钢管混凝土柱环梁节点的构造和基本受力机理。通过合理设计，环梁节点能有效地传递框架梁端的剪力和弯矩，具有良好的变形能力和耗能能力，可以实现“强节点、弱构件”的抗震概念设计。简要介绍了环梁节点的设计方法及其在房屋建筑中的应用。 关键词：钢管混凝土柱环梁节点房屋建筑 一、引言 钢管混凝土柱作为一种性能优异的结构构件，与钢筋混凝土柱和钢柱相比，在许多方面有突出的优点。目前，用于我国房屋建筑中的钢管混凝土柱与混凝土梁连接节点的主要形式有：上下环板牛腿式、双梁式、梁端局部加宽式、对穿暗牛腿式、穿心钢筋暗牛腿式、暗牛腿-环梁组合节点、钢筋混凝土环梁节点等。这些节点形式各有优越性和不足,都已有一定的试验研究。 二、环梁节点的构造形式及特点 钢筋混凝土环梁节点的构造形式是在环梁高度范围内，沿钢管壁贴焊一道（或两道）钢筋作为抗剪环。抗剪环为通过连续的双面焊缝牢固焊于钢管壁上的闭合钢筋环或闭合带钢环。钢筋直径d或带钢厚度b一般在20-30mm左右。抗剪环与环形牛腿一样，实为钢管柱的环形凸缘（法兰盘）。基于与环形牛腿同样的考虑，沿抗剪环需设置与楼盖结构等厚的闭合混凝土环梁或与之相当的混凝土托盘，与钢管柱紧密箍抱，楼盖粱的纵筋则锚固于环梁内，借助环梁传递弯矩。 该节点节点无需穿心构件；钢管内、外无需设置加劲环，不影响钢管内混凝土浇注；环梁箍筋无方向性，便于与任意角度的混凝土梁连接。 三、环梁节点的受力机理 1、梁端剪力传递 框架梁梁端剪力主要通过三个途径传递给钢管混凝土柱： （1）通过环梁混凝土与抗剪环接触面的局部承压作用力将剪力由环梁传递到抗剪环上，并通过抗剪环与钢管间的焊缝将剪力传递到钢管上。由于抗剪环钢筋直径一般不大，由剪力引起的对钢管壁的局部弯矩很小。由于焊缝作用力可以保证，设计时以抗剪环的作用力为主进行抗剪验算。 （2）环梁混凝土与钢管之间的粘结作用。粘结作用力虽然很大，但在地震作用下难以保证，一般不予考虑，仅作为安全储备。
高层建筑中的钢管混凝土柱及其节点 摘 要：我国一些高层建筑采用了钢管混凝土柱，取得了较好的技术和经济效果。本文主要综合介绍用于高层建 筑的钢管混凝土柱及其节点的形式，供设计时参考。关键词：高层建筑；钢管混凝土柱；钢管混凝土柱节点 在高层建筑中使用钢管混凝土柱具有其特殊优 "概述 钢管混凝土是在钢管中填充混凝土，利用钢管 点：用钢管混凝土柱代替普通钢筋混凝土柱，可以使柱截面大大缩小，而且可以提高抗震性能，方便施工等；利用钢管混凝土柱代替钢结构中的钢柱，可以减少用钢量，加强结构刚度；在高层建筑多层地下室的逆作法施工中，它更充当重要的角色。广州市的好世界广场大厦（##层，图!$），新中国大厦（%&层， 图!’），合银大厦（("层，图!)），深圳的赛格广场（*"层，图等大型高层建筑，都以不同的形式采用了钢管混!+） 凝土柱，部分还将之构成内框筒或用于逆作法建造多层地下室，在技术上和经济上均取得很好的效果。 对填心混凝土的套箍作用，使核芯混凝土受纵向压力时处于三向受力状态，从而提高其轴向抗压能力。钢管混凝土结构除强度高外，还有重量轻、延性好、［!］ 耐疲劳和冲击、省料和施工方便等优点。 由于钢管混凝土结构具有上述优点，因此在民用和工业建筑、桥梁和地铁等工程中得到广泛的应用。近年来，随着我国高层建筑的发展，利用钢管混凝土作为其主要承重柱的也逐渐增多。 !
好世界广场大厦" 新中国大厦 图" $合银大厦#赛格广场 采用钢管混凝土柱的高层建筑 高层建筑中使用的钢管混凝土柱主要是圆形截面的，但有时也会采用其他截面型式而形成异型柱。我国对圆形截面钢管混凝土柱已有深入的系统研究［!，"，#］和实践经验，而对异型截面柱的研究则比较少， 的节点形式，为在高层建筑中推广应用钢管混凝土柱提供了更广阔的空间。 本文主要就高层建筑中所采用的钢管混凝土柱及其节点的形式和应用作一扼要的综合介绍。 应用也还不很多。 钢管混凝土柱与楼盖连结的节点，是实际应用中的一个重要部分。当它与钢结构楼盖连结时，构造比较简单，但与钢筋混凝土楼盖连结时则比较复杂，甚至影响了对它的使用，因此不少单位开展了这方面的研究，并已取得了可观的成果，提出了多种多样 我国在改革开放以来，高层建筑在数量上不断增加，高度也不断加高，而建造高层建筑大多数采用钢筋混凝土结构，结构自重很大， !钢管混凝土柱 !""!年#月第#期容柏生：高层建筑中的钢管混凝土柱及其节点 1@A!""!AB)# 加，柱的轴压力就越大，加上抗震设防的需要，为保证构件的延性，有关规范对钢筋混凝土柱均有控制轴压比（!"!#$"）的要求，同时混凝土的强度等级只做到#$"或再高一些，
钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁连接 推荐一种钢管商品混凝土柱与钢筋商品混凝土梁节点做法，使钢管在节点区的连接更 加安全、可靠。商品混凝土梁可以很好的传递内力，与其他节点做法相比，具有施工方便、加快功效和节约材料的优点。 一、概述 钢管商品混凝土结构是由商品混凝土填入钢管内而形成的一种新型组合结构，改变了 各自本身的材料性质，共同成为一种新的复合材料，由于钢管商品混凝土结构能够更有效地发挥钢材和商品混凝土两种材料各自的优点，同时克服了钢管结构容易发生局部屈曲的缺点，使得商品混凝土强度和延伸性大大提高，形成了卓越的承载能力和变形能力。近年来，随着理论研究的深入和新施工工艺的产生，工程应用日益广泛。钢管商品混凝土结构按照截面形式的不同可以分为矩形钢管商品混凝土结构、圆钢管商品混凝土结构和多边形钢管商品混凝土结构等，其中矩形钢管商品混凝土结构和圆钢管商品混凝土结构应用较广。 1．钢管商品混凝土结构的特点 众所周知，商品混凝土的抗压强度高。但抗弯能力很弱，而钢材，特别是型钢的抗弯 能力强，具有良好的弹塑性，但在受压时容易失稳而丧失轴向抗压能力。而钢管商品混凝土在结构上能够将二者的优点结合在一起，可使商品混凝土处于侧向受压状态，其抗压强度可成倍提高.同时由于商品混凝土的存在，提高了钢管的刚度，两者共同发挥作用，从而大大地提高了承载能力。钢管商品混凝土作为一种新兴的组合结构，主要以轴心受压和作用力偏心较小的受压构件为主，被广泛使用于框架结构中(如厂房和高层)。钢管商品混凝土结构的迅速发展是由于它具有良好的受力性能和施工性能，具体表现为以下几个方面： 1.1 承载力高、延性好，抗震性能优越
钢管混凝土结构 1、前言 钢管混凝土即在薄壁钢管内填充普通混凝土，将两种不同性质的材料组合而形成的复合结构，它是将钢管结构和钢筋混凝土结构的优点结合在一起而发展起来的新型结构。由于钢管混凝土结构能够更有效地发挥钢材和混凝土两种材料各自的优点，同时克服了钢管结构容易发生局部屈曲的缺点。钢管混凝土作为一种结构构件形式最早在十九世纪八十年代被设计应用做桥墩，然后随着科学技术的提高使它的应用范围得到了很大的扩展。从八十年代末开始，钢管混凝土在我国的土建工程中的应用发展很快。近年来，随着理论研究的深入和新施工工艺的产生，工程应用日益广泛。钢管混凝土结构按照截面形式的不同可以分为矩形钢管混凝土结构、圆钢管混凝土结构和多边形钢管混凝土结构等，其中矩形钢管混凝土结构和圆钢管混凝土结构应用较广泛。 2、钢管混凝土结构的特点 ，混凝土的抗压强度高，但抗弯能力很弱，而钢材，特别是型钢的抗弯能力强，具有良好的弹塑性，但在受压时容易失稳而丧失轴向抗压能力。而钢管混凝土在结构上能够将二者的优点结合在一起，可使混凝土处于侧向受压状态，其抗压强度可成倍提高。同时由于混凝土的存在，提高了钢管的刚度，两者共同发挥作用，从而大大地提高了承载能力。 钢管混凝土柱在荷载作用下的应力状态和应力路径是十分复杂的，仅以常用的一种加载方式为例，对其受力、变形特点进行简单剖析。据有关大量实验表明，如图l的一根钢管混凝土短试件在轴向力N作用下钢管和核心混凝土随着纵向压
力的增加两者均产生较大的纵向应力和纵向应变，同时将产生横向变形。横向应变与纵向应变的关系为S S IS 3εμε=，C C C 31εμε=（式中的13,εε分别为纵向、环向应变，μ为材料的泊松比，下标s ，c 分别代表钢管和核心混凝土)。在轴向力N 作用下钢管和核心砼的变形是协调的，即C S 33εε=。钢材的泊松S μ在弹性阶段为一常数(O.283)，进入塑性阶段(应力达屈服点y f 时)增大至0.5而保持不变。而混凝土的横向变形系数C μ则为变数，可以从低应力时的0．17增加到0．5至1．0甚至大于1.0。由上式可见，钢管混凝土在轴心压力N 作用下，开始时C S μμ>， 钢管 1σ 混凝土2 1 N 图1 试件轴压时的内力状态 故C S 11εε>,但C μ在很快赶上S μ,则S μ=C μ,而C S 11εε=,随后C μ>S μ，S C 11εε>。这说明钢管混凝土在压力N 作用下混凝土向外的横向变形大于钢管向外的横向变形。钢管约束了砼，在钢管与混凝土之间产生了相互作用力P ，称为紧箍力。从而使钢管纵向和径向受压而环向受拉，混凝土则处于三向受压状态。这样一来就大大提高了混凝土的抗压强度，同时塑性性能得到了很大的改善。在工作性质
191 附录G RC 梁－圆钢管混凝土柱节点环梁承载力设计方法 G.1 节点环梁受拉环筋和箍筋的计算 G.1.1 当环梁（图G.1.1）上部环向钢筋的直径相同、水平间距相等时，环梁受拉环筋面积及箍筋单肢面积按下式计算： 1 不考虑楼板的有利作用 2 1 2sin 7sin θλθ≥ (G.1.1-1) k sh dp yh r 22202r 51.4{sin sin [sin()sin ]} 7M A R r f l l αθλθλθαθ≥ -+++- (G.1.1-2) 2 考虑楼板的有利作用 12 21 2sin 7sin βθλβθ≥ (G.1.1-3) k sh dp yh r 22202213r 5 1.4{sin sin [sin()sin ]} 7M A R r f l l λαθθλθαθβββ≥ -+++- (G.1.1-4) 在负弯矩作用下，β1取0.5， β2取0.65， β3取0.6；正弯矩作用下取β1=β2=β3=1.0。 3 环梁箍筋单肢面积 sv yh sh H v yv 0.7/()A f A f λγα= (G.1.1-5) 式中：λ ——剪环比，为环梁箍筋名义拉力与环梁受拉环筋名义拉力的比值， v h /F F λ=，可取0.35～ 0.7，不考虑楼板的作用时取较高值，考虑楼板的作用时取较低值； F h ——受拉环筋的名义拉力，h yh sh 0.7F f A =； f yh ——环向钢筋抗拉强度设计值； A sh ——环向钢筋的截面面积； F v ——环梁箍筋的名义拉力，v v sv yv H F A f αγ=； f yv ——箍筋抗拉强度设计值； H γ ——箍筋间夹角（弧度），H h /(/2)S r b γ=+； S ——环梁中线处箍筋间距； A sv ——环梁箍筋单肢面积； αv ——闭合箍筋计算系数，按表G.1.1取值； M k ——由实配钢筋计算得出的框架梁梁端截面弯矩； αdp ——修正系数，取αdp =1.3； l r ——环梁受拉环筋合力作用点到受压区合力点的力臂，取l r =min{0.87h r0，h r -50mm}；
.. . word. GB50936-2014钢管混凝土结构技术规 应知条文 必会条文 4.1.8 钢管混凝土柱的钢管在浇筑混凝土前，其轴心应力不宜大于钢管抗压强度设计值的60％，并应满足稳定性要求。 4.1.11 直径大于2m 的圆形钢管混凝土构件及边长大于1.5m 的矩形钢管混凝土构件，应采取有效措施减小钢管混凝土收缩对构件受力性能的影响。 5.4.1 对轴压构件和偏心率不大于0.3的偏心钢管混凝土实心受压构件，当由永久荷载引起的轴心压力占全部轴心压力的50％及以上时，由于混凝土变的影响，钢管混凝土柱的轴心受压稳定承载力设计值 Nu 应乘以折减系数0.9。 7.2.1 等直径钢管对接时宜设置环形隔板和衬钢管段，衬钢管段也可兼作为抗剪连接件，并应符合下列规定： 1 上下钢管之间应采用全熔透坡口焊缝，坡口可取35°，直焊缝钢管对接处应错开钢管焊缝； 2 衬钢管仅作为衬管使用时（图7.2.1a ），衬管管壁厚度宜为4mm ～6mm ，衬管高度宜为50mm ，其外径宜比钢管径小2mm ； 图7.2.1 等直径钢管对接构造 1-环形隔板；2-衬钢管 3 衬钢管兼作为抗剪连接件时（图7.2.1b ），衬管管壁厚度不宜小于16mm ，衬管高度宜为100mm ，其外径宜比钢管径小2mm 。 7.2.2 不同直径钢管对接时，宜采用一段变径钢管连接。变径钢管的上下两端均宜设置环形隔板，变径钢管的壁厚不应小于所连接的钢管壁厚，变径段的斜度不宜大于1:6，变径3.1.4 抗震设计时，钢管混凝土结构的钢材应符合下列规定： 1 钢材的屈服强度实测值与抗拉强度实测值的比值不应大于0.85； 2 钢材应有明显的屈服台阶，且伸长率不应小于20％； 3 钢材应有良好的可焊性和合格的冲击韧性。 9.4.1 钢管混凝土结构中，混凝土禁使用含氯化物类的外加剂。
钢管混凝土柱与钢管混凝土叠合柱的技术经济比较分析 发表时间：2015-12-28T15:32:05.257Z 来源：《基层建设》2015年19期供稿作者：何波 [导读] 广东城建达设计院有限公司希望通过本文的研究，可以在钢管混凝土柱与钢管混凝土叠合柱的使用方面，为今后的建筑施工的提供科学的借鉴。 何波 广东城建达设计院有限公司 摘要：随着经济发展水平的不断提高，现代建筑工程对建筑材料和建筑结构的要求越来越高，人们对高层建筑使用空间的要求也越来越高，如何在保证结构安全合理的前提下，进一步实现使用空间的最大化、节约经济成本的目的。接下来本文将对钢管混凝土柱与钢管混凝土叠合柱的技术经济进行合理的分析，为今后的建筑结构设计提供一个合理的价值参考。 关键词：钢管混凝土柱；钢管混凝土叠合柱；受力特性；技术经济；比较分析 引言 随着城市建设的不断加快，高层建筑在数量上不断增加，高度也不断加高，而建造高层建筑大多数采用钢筋混凝土结构，结构自重很大，柱的轴力大，加上抗震设防的需要，为保证构件的延性，有关规范对钢筋混凝土柱均有控制轴压比的要求，所以柱的截面很大，甚至达到了占用过大使用面积，影响建筑功能和观感的地步。为了解决这一矛盾，结构设计中可使用钢管混凝土柱和钢管混凝土叠合柱来代替普通钢筋混凝土柱，由于其承载力高，抗震性能好，柱的截面可以大大缩小，因此，高度较大的高层建筑很多都采用钢管混凝土柱和钢管混凝土叠合柱。下面对于钢管混凝土柱与钢管混凝土叠合柱在高层建筑当中的应用和各自受力特点，进行分析与比较。再结合工程实例，通过分析两种结构方式的优点，来提出最佳的使用方案，实现实用性与经济性的双重价值。 一、钢管混凝土柱与钢管混凝土叠合柱各自的结构受力特性 （一）、钢管混凝土柱的结构受力特性 （1）受力合理，能充分发挥混凝土与钢材的特长，从而使构件的承载能力大大提高。对混凝土来说，由于钢管的约束，改变了受力性能，变单向受压为三向受压，使构件抗压承载力提高显著。从另一方面而言，对于同样的负荷，钢管混凝土构件的断面将比钢筋混凝土构件显著减小。对钢管来说，薄壁钢构件对于局部缺陷特别敏感，由于混凝土充填了钢管，保证了薄壁钢管的局部稳定，使其弱点得到了弥补。 （2）具有良好的塑性性能。混凝土是脆性材料，混凝土的破坏具有明显的脆性性质。而钢管混凝土结构中，由于核心混凝土是处于三向约束状态，约束混凝土与普通混凝土不同，不仅改善了使用阶段的弹性性质，而且在破坏时产生很大的塑性变形，钢管混凝土柱的破坏，完全没有脆性特征，属于塑性破坏。 （3）施工简单，缩短工期。钢管本身就是模板，因此比钢筋混凝土构件省去了模板。钢管本身既是纵筋又是箍筋，这样便省去了模板及钢筋的制作安装工作。 （4）能获得了很好的经济效益。与钢筋混凝土结构相比，大约可减少混凝土量的一半，而用钢量也减少，减少了结构占地面积，取得了显著的经济效果。（5）具有良好的抗震性能。由于结构自重大大减轻，这对减小地震作用大为有利。结构具有良好的延性，这在抗震设计中是极为重要的。 尽管钢管混凝土结构的优点很多，但是由于它自身的特性决定了它尚存在的一些弊端，比如在节点连接构件上处理较复杂，施工难度较大，具体如下：a.当钢管混凝土柱与混凝土梁连接时，就必须借助于柱上的牛腿和加强板。如果与柱连接的梁较多且不在同一标高时，就会有许多的牛腿和加强板。如果采用明牛腿可能在美观上会受到影响。如果用暗牛腿，又会或多或少地给浇灌混凝土带来不便，影响施工进度。b.为了能够充分发挥钢管混凝土的承载力，钢管混凝土的连接应尽可能地将连接力可靠地传递到核心混凝土上。常采用柱顶盖板、柱脚底板和层间隔板、穿心板等来实现。当然前提条件必须是应保证管内混凝土的密实，做到这一点也是不易的。 （二）、钢管混凝土叠合柱的的结构受力特性 钢管混凝土叠合柱是由截面中部的钢管混凝土柱和钢管外的钢筋混凝土叠合而成的柱。钢管外的钢筋混凝土可以滞后（不同期）浇筑，也可以和管内混凝土同期浇筑（但可以用不同的强度等级）。叠合柱的核心部分设置钢管混凝土柱，让它承受总轴力的约3/4，并提供主要抗剪承载力；外围混凝土仅承担总轴力的1/4左右，让它的轴压比小，变形能力大，并承受截面上的大部分弯矩。 在高层重载柱设计时，增强柱子承载能力和抗震性能的主要理念和方法有：1）强化，采用高强高性能建筑材料；2）组合，将不同材料组合到一个构件中，取长补短；3）约束，通过对材料间的相互约束，或对弱性材料的约束改善其性能；4）叠合，使内力在截面中的分布更趋合理，从而增强其抗力和延性。钢管混凝土叠合柱兼容并蓄了以上四种增强理念，优化配置各种成柱材料，充分地发掘其潜力，大幅度减小柱断面。 叠合柱设计理念正是综合利用以上四种（强化、组合、约束、叠合）增强手段，使各种材料合理巧妙地组合于一个构件之中，实现优化配置。因此钢管混凝土叠合柱抗压、抗剪、抗弯、抗扭强度大，抗震、抗火、抗爆、抗冲撞性能好，而且截面积比普通混凝土柱明显减小、施工方便、取得了显著的经济效果。 二、钢管混凝土柱与钢管混凝土叠合柱的技术经济比较分析 下面结合工程实例，对于钢管混凝土柱与钢管混凝土叠合柱在高层建筑当中的应用和技术经济条件，进行分析与比较。通过分析两种结构方式的优点，来提出最佳的使用方案，实现实用性与经济性的双重价值。 实例：江门市某酒店，地下2层，地上27层，99.0米，51200㎡，底部大空间，3层框支转换，应用型钢混凝土梁解决大跨度转换梁的结构设计问题，但是工程经济性及使用空间的合理性却遭受考验，框支柱的尺寸直接影响首二层酒店大堂空间舒适性。下面为框支框架部分
一、工程概况 本工程外围钢结构采用钢管混凝土柱作为竖向承力，钢管柱通过水平向钢梁与钢筋混凝土核心筒连接，钢梁上铺设桁架楼承板传递水平力。 本方案主要针对外框16根钢管柱的混凝土浇筑进行编制。 二、钢管柱砼浇筑 1、钢管的吊装分节应注意钢管柱砼标号的变化，不使两种标号出现在一节柱内，钢管柱混凝土强度等级在48层及以下为C60，49层及以上为C50。 2、现阶段钢管柱混凝土已利用塔吊料斗浇筑完成了8层钢管柱的混凝土浇筑，为能够提高钢管柱混凝土的浇筑速度，保证工人混凝土浇筑时的安全，减少塔吊的使用为钢结构的吊装提供充裕的时间，从9层钢管柱混凝土浇筑时采用液压布料机进行浇筑。钢管柱从4层往上为两层一节，根据钢结构的吊装、焊接进度，待钢管柱及第一层钢梁连接、焊接完成后，将液压布料机吊运至外框四个角的斜向钢梁上进行钢管柱砼的浇筑，布料机利用倒链将四个角与钢梁捆绑在一起，保证混凝土浇筑过程中布料机的稳定性。 布料机的平面布置如下图： 此钢管柱砼浇筑方案，由于楼层未铺压型钢板，必须完善一个标准层的完全封闭满铺水平安全网措施。水平网通过铁丝直接与钢梁绑扎连接（作业面与水平安全网的垂直距离不得超过10米）； 泵管铺设层利用木跳板、10#槽钢及C18废钢筋制作定型的通道（具体见下图，通道宽为1.3m，长2.8m的1个、4m长的20个），形成水平安全通道及泵管布设通道，通道与通道对接处采用14mm的螺丝通过预先打好的孔进行连接。工人上楼层后必须佩带安全带，安全带利用钢结构在钢柱上的钢丝绳生根。钢管柱混凝土浇筑利用已做好的定型化浇筑平台进行浇筑。 三、安全措施 1、作业人员必须按要求佩带安全带。 2、混凝土浇筑前先将安全通道架设好，然后再进行布料机的吊运，待布料机吊运到位后，用钢丝绳将布料机的四个角与钢梁连接牢固，保证布料机在混凝土浇筑过程中的稳定。 3、安全通道与通道相连处螺丝要柠紧，保证通道连接牢固。 四、验算 4.1、计算概况
专业资料 GB50936-2014钢管混凝土结构技术规 应知条文 必会条文 4.1.8 钢管混凝土柱的钢管在浇筑混凝土前，其轴心应力不宜大于钢管抗压强度设计值的60％，并应满足稳定性要求。 4.1.11 直径大于2m 的圆形钢管混凝土构件及边长大于1.5m 的矩形钢管混凝土构件，应采取有效措施减小钢管混凝土收缩对构件受力性能的影响。 5.4.1 对轴压构件和偏心率不大于0.3的偏心钢管混凝土实心受压构件，当由永久荷载引起的轴心压力占全部轴心压力的50％及以上时，由于混凝土变的影响，钢管混凝土柱的轴心受压稳定承载力设计值 Nu 应乘以折减系数0.9。 7.2.1 等直径钢管对接时宜设置环形隔板和衬钢管段，衬钢管段也可兼作为抗剪连接件，并应符合下列规定： 1 上下钢管之间应采用全熔透坡口焊缝，坡口可取35°，直焊缝钢管对接处应错开钢管焊缝； 2 衬钢管仅作为衬管使用时（图7.2.1a ），衬管管壁厚度宜为4mm ～6mm ，衬管高度宜为50mm ，其外径宜比钢管径小2mm ； 图7.2.1 等直径钢管对接构造 1-环形隔板；2-衬钢管 3 衬钢管兼作为抗剪连接件时（图7.2.1b ），衬管管壁厚度不宜小于16mm ，衬管高度宜为100mm ，其外径宜比钢管径小2mm 。 7.2.2 不同直径钢管对接时，宜采用一段变径钢管连接。变径钢管的上下两端均宜设置环形隔板，变径钢管的壁厚不应小于所连接的钢管壁厚，变径段的斜度不宜大于1:6，变径3.1.4 抗震设计时，钢管混凝土结构的钢材应符合下列规定： 1 钢材的屈服强度实测值与抗拉强度实测值的比值不应大于0.85； 2 钢材应有明显的屈服台阶，且伸长率不应小于20％； 3 钢材应有良好的可焊性和合格的冲击韧性。 9.4.1 钢管混凝土结构中，混凝土禁使用含氯化物类的外加剂。
钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁连接节点设 计 第2期 2007年2月 广东土木与建筑GUANGDONGARCHITECTURECIVILENGINEERING № FEB2O07 钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁连接节点设计 黄斌 (深圳市方佳建筑设计有限公司深圳518031) 摘要:本文推荐一种钢管混凝土柱与钢筋混凝土粱节点做法,使钢管在节点区是连续的,节点刚性不受影响, 粱可以可靠地传递内力,与其它节点做法相比,具有施工方便和节约材料的优点. 关键词:钢管混凝土柱;钢管混凝土叠合柱;钢管开穿梁钢筋小孔;梁柱节点构造 1概述 钢管混凝土柱使钢管与混凝土改变了各自本身 的材料性质.共同成为一种新的复合材料.该结构形 式以卓越的承载能力和变形能力.在工程中得到越 来越多的应用.在此基础上近年又陆续有不少工程 采用钢管混凝土叠合柱和钢管混凝土组合柱等 由于工程中往往仅在框架柱中采用钢管混凝 土.而框架梁则采用普通钢筋混凝土.故两者的连接 节点成为工程中的难点之一目前常用的连接节点 有钢牛腿法,双梁法,环梁法,钢管开大洞后补强法 及纯钢筋混凝土节点法等.双梁法和环梁法对梁之
间内力传递的可靠性有一定影响:钢管开大洞后补强法及纯钢筋混凝土节点法使得钢管在节点区不连续.难以保证节点原有的刚性:钢牛腿法对钢材消耗量大.现场焊接施工量大 以上列举的连接节点均存在一定程度的不足. 本文推荐一种在钢管上开穿钢筋小孔的连接节点. 通过模型试验为基础的理论分析.并经过多个工程实践的检验.证明它具有可靠和经济实用的优点 2钢管开小孔连接节点的优点 2.1钢管开小孔后对钢管截面削弱不大.梁钢 筋穿过小孔后剩余的缝隙很小.钢管对管芯混 凝土的约束力基本没减小.不影响钢管混凝土 柱的承载能力和变形能力 2.2梁钢筋直接穿过钢管后.梁可以可靠地传 递内力.梁长范围内的刚度保持不变.结构受 力分析与实际相同而钢牛腿法和钢管开大洞 后补强法.在梁端范围内有相当长度的型钢. 使得梁刚度发生急剧变化 2.3在设置水平加强环和竖向短加劲肋补强后.钢 管在节点区是连续的.节点刚性不受影响.满足"强节点弱构件"的要求 2.4现场施工较方便.即使圆弧形的梁钢筋也可顺 利穿过 2.5节点补强所用材料比钢牛腿法和钢管开大洞法大幅减少.有利于降低造价 3钢管开小孔的连接节点构造 钢管开小孔的连接节点构造如图1.其要点如下: (1)钢管开小孔:小孔直径D=钢筋直径+10mm, 水平间距为3D.垂直间距为2D.
钢管混凝土结构浇筑 钢管混凝土的浇筑常规方法有从管顶向下浇筑及混凝土从管底顶升浇筑。不论釆取何种方法，对底层管柱，在浇筑混凝土前，应先灌入约100mm厚的同强度等级水泥砂浆，以便和基础混凝土更好地连接，也避免了浇筑混凝土时发生粗骨料的弹跳现象。采用分段浇筑管内混凝土且间隔时间超过混凝土终凝时间时，每段浇筑混凝土前，都应釆取灌水泥砂浆的措施。 通过试验，管内混凝土的强度可按混凝土标准试块自然养护28d的抗压强度采用，也可按标准试块标准养护28d强度的0.9采用。 钢管混凝土结构浇筑应符合下列规定: (1)宜采用自密实混凝土浇筑。 (2)混凝土应采取减少收缩的措施，减少管壁与混凝土间的间隙。 (3)在钢管适当位置应留有足够的排气孔，排气孔孔径应不小于20mm；浇筑混凝土应加强排气孔观察，确认浆体流出和浇筑密实后方可封堵排气孔。 (4)当采用粗骨料粒径不大于25mm的高流态混凝土或粗骨料粒径不太于20mm的自密实混凝土时，混凝土最大倾落高度不宜大于9m；倾落高度大于9m 时应采用串筒、溜槽、溜管等辅助装置进行浇筑。 (5)混凝土从管顶向下浇筑时应符合下列规定： 1)浇筑应有充分的下料位置，浇筑应能使混凝土充盈整个钢管； 2)输送管端内径或斗容器下料口内径应比钢管内径小，且每边应留有不小于100mm 的间隙； 3）应控制浇筑速度和单次下料量，并分层浇筑至设计标高； 4）混凝土浇筑完毕后应对管口进行临时封闭。 （6）混凝土从管底顶升浇筑时应符合下列规定： 1）应在钢管底部设置进料输送管，进料输送管应设止流阀门，止流阀门可在顶升浇筑的混凝土达到终凝后拆除； 2）合理选择混凝土顶升浇筑设备，配备上下通信联络工具，有效控制混凝土的顶升或停止过程; 3）应控制混凝土顶升速度，并均衡浇筑至设计标高。
第３７卷第４期２００４年４月 土木工程学报 ＣＨＩＮＡＣＩＶＩＬＥＮＧＩＮＥＥＲＬＮＧＪＯＵＲＮＡＬ Ｖｄ３７Ｎｏ４ Ａｏｒ２（）０４套管钢筋混凝土柱结构的发展和展望 肖岩 （湖南大学土木工程学院，美国南加州大学） 摘要：回顾了套管钢筋混凝士柱的发展过程。在套管钢筋混凝土柱中，套管用作柱中的横向增强，主要起约束 和抗翦作用。Ｔｏｍｉｉ和作者等人在１９８５年首次提出套管柱的概念，并验证了套管柱能够有效防止柱的剪切破坏并 显著提高柱的延性。随后，这一概念被推广到利用焊接钢管和纤维增强甥料外包壳加固既存钢筋混凝士柱。本 义还展望了使用纤维增强塑料套管进行新建柱设计的研究。 关键词：套管钢筋混凝土柱；钢管混凝土柱；约束；抗震设计；延性；纤维增强塑料 中图分类号：ＴＵ３７５文献标识码：Ａ 文章编号：１０００－１３１Ｘ（２００４）０４－Ｃ００８一０６ Ｄ】瓯砸ＩｏＰⅧＮＴＡＮＤＨ的闾咂ＣＩＳｏＦ１１Ⅱ珏Ｄ础ⅡＮＦ０】雕卫Ｄｏ叫虻ｍｍｏＤＩ。ＵＭ烈酆ｒＲＵＣ兀瓜ＥＳ ＸｈｔｏＹａｈ （ＨｕｒｒａｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ；ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｏｕｔｈｅｍＣａｌｉｆｏｒｎｉａＵ．Ｓ．Ａ．） Ａｂｓｔｒａｃｔ：仉ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｌｐｒｏｃｅｓｓｏｆｔｕｂｅｄｒｅｉｎｆｏｒｔ：ｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅｃｏｌｕｎｌｎｓｔｌｕｃｔｕｒｅｓｉｓｒｅｖｉｅｗｅｄ，Ｔｈｅｓｔｅｅｌｔｕｂｅｉｎｔ｝ｌｅｔｕｂｅｄｒｅｉｎｆｏｒｅｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅｃｏｌｕｍｎｉｓｐｉｍ耐ｌｙｕｓｅｄｔｏｃｏｎｆｉｎｅａｎｄｔｏｔａｋｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｓｈｅａｒｉｎｇｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ∞ｔｈｅｔｒａｎｓｖｅｒｓｒｅｉｎｆｏｒｅｅｍｅｎｔｆｏｒｃｏｈｍｍｓ．ＴｈｅｃｏｎｃｅｐｔｏｆｔｕｂｅｄｃｏｌｕｍｎＷ０８ｆｉｒｓｔｉｎｍｘｌｕｃｅｄ ｂｙＴｏｍｉｉａｎｄｏｔｈｅｒｓｉｎ１９８５．ａｎｄｗｈｉｃｈｈａｄｂｅｅｎｐｒｏｖｅｄｔｏｂｅｖｅｒｙｅｆｆｅｃｔｉｖｅｔｏｐｒｅｖｅｎｔｓｈｅａｒｆａｉｌｕｒｅ，ａｓｗｅｌｌ∞ｔｏｒａｉｓｅｔｈｅｄｕｃｔｉｌｉｔｙｏｆｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅｃｏｌｕｍｎｓ．Ｌａｔｅｒ．ｔｈｉｓｃｏｎｃｅｐｔｉｓｅｘｐａｎｄｅｄｔｏｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅｃｏｌｕｍｎｓｕｓｉｎｇｂｏｔｈｔｈｅｗｅｌｄｅｄｓｔｅｅｌｔｕｂｅｓａｎｄｆｉｂｅｒｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｐｌａｓｔｉｃｓ （聊’）ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｊａｃｋｅｔｓ．Ｔｈ８ ｐｒｏｓｐｅｃｔｓｆｏｒｆｕｔｕｒｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｎｅｗｄｅｓｉｇｎｏｆＦＲＰｔｕｂｅｄｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅｃｏｌｕｍｎｉｓ ｐｒ— ｅｓｅｎｔｅｄ， Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＴｕｂｅｄｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｎｃＦｅｔｅｃｏｈｍｍ；ｃｏｎｃｒｅｔｅｆｉｌｌｅｄｓｔｅｅｌｔｕｂｕｌａｒｃｏｌｕｍｎ；ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ；ａｓｅｉｓｍｉｃｄｅｓｉｇｎ；ｄｕｅｔｉｌｉ—ｔｙ；ＦｉｂｅｒＲｉｎｆｏｒｅｅｄＰＩａｓｔｉｃｓ（ＦＲＰ） １前言 在钢筋混凝土柱中采用钢管作为主要的横向增强，这一概念是由日本九州大学Ｔｏｍｉｉ研究室首次提出的“。２ｏ。由Ｔｏｍｉｉ，Ｓａｋｉｎｏ及作者等于１９８５年首次提出的术语“ｔｕｂｅｄｃｏｌｕｍｎ（套管柱）”，是指套管柱中钢管的作用类似混凝土柱中的箍筋…。在这一方面，套管柱显然与钢管同时用作纵向和横向受力的传统钢管混凝土柱（ｃｒｒ）”ｏ不同。钢套管柱中仅主要在横向存在钢管与混凝土之间的相互共同作用，而在传统的钢管混凝土柱中，纵向和横向均存在二者间的相互作用。 经过十多年的发展，套管钢筋混凝土柱已逐渐得到广泛应用并形成一种结构体系。作为套管柱结构的最初研究者之一，作者感到有责任对这一相对较新的 收祷日期：２００２４Ｊ７—１６．收到修改蒋日期：２００８－０８－１０结构体系做一综述。 ２套管钢筋混凝土柱的发展 ２．１套管钢筋混凝土柱的早期研究 在Ｔｏｍｉｉ等人的最初研究中“’２Ｊ，套管钢筋混凝土柱这一概念的提出是为了防止钢筋混凝土框架结构ＩｆＪ的短柱或剪力墙结构中的边柱发生剪切破坏并提高其延性，如图１所示。钢管仅用于横向约束，而仍采用纵向钢筋以保证柱的抗弯强度。采用套管钢筋混凝土柱具有以下优点： ①即使柱的纵筋配筋率已达到规范容许的最大配筋率，抗剪设计也能得到满足； ②因为柱子整个截面得到有效约束，其延性和轴向承载力明显提高； ③纵向钢筋与混凝土之问的粘结强度提高； ④防止纵筋压屈： ⑤因为钢管仅用作横向钢筋，避免了钢管压屈； 万方数据
钢管混凝土结构
钢管混凝土结构 1、前言 钢管混凝土即在薄壁钢管内填充普通混凝土，将两种不同性质的材料组合而形成的复合结构，它是将钢管结构和钢筋混凝土结构的优点结合在一起而发展起来的新型结构。由于钢管混凝土结构能够更有效地发挥钢材和混凝土两种材料各自的优点，同时克服了钢管结构容易发生局部屈曲的缺点。钢管混凝土作为一种结构构件形式最早在十九世纪八十年代被设计应用做桥墩，然后随着科学技术的提高使它的应用范围得到了很大的扩展。从八十年代末开始，钢管混凝土在我国的土建工程中的应用发展很快。近年来，随着理论研究的深入和新施工工艺的产生，工程应用日益广泛。钢管混凝土结构按照截面形式的不同可以分为矩形钢管混凝土结构、圆钢管混凝土结构和多边形钢管混凝土结构等，其中矩形钢管混凝土结构和圆钢管混凝土结构应用较广泛。 2、钢管混凝土结构的特点 ，混凝土的抗压强度高，但抗弯能力很弱，而钢材，特别是型钢的抗弯能力强，具有良好的弹塑性，但在受压时容易失稳而丧失轴向抗压能力。而钢管混凝土在结构上能够将二者的优点结合在一起，可使混凝土处于侧向受压状态，其抗压强度可成倍提高。同时由于混凝土的存在，提高了钢管的刚度，两者共同发挥作用，从而大大地提高了承载能力。 钢管混凝土柱在荷载作用下的应力状态和应力路径是十分复杂的，仅以常用的一种加载方式为例，对其受力、变形特点进行简单剖析。据有关大量实验表明，如图l的一根钢管混凝土短试件在轴向力N作用下钢管和核心混凝土随着
纵向压力的增加两者均产生较大的纵向应力和纵向应变，同时将产生横向变形。横向应变与纵向应变的关系为S S IS 3εμε=，C C C 31εμε=（式中的13,εε分别为纵向、环向应变，μ为材料的泊松比，下标s ，c 分别代表钢管和核心混凝土)。在轴向力N 作用下钢管和核心砼的变形是协调的，即C S 33εε=。钢材的泊松S μ在弹性阶段为一常数(O.283)，进入塑性阶段(应力达屈服点y f 时)增大至0.5而保持不变。而混凝土的横向变形系数C μ则为变数，可以从低应力时的0．17增加到0．5至1．0甚至大于1.0。由上式可见，钢管混凝土在轴心压力N 作用下，开始时C S μμ>， 钢管 混凝土2 图1 试件轴压时的内力状态 故C S 11εε>,但C μ在很快赶上S μ,则S μ=C μ,而C S 11εε=,随后C μ>S μ，S C 11εε>。这说明钢管混凝土在压力N 作用下混凝土向外的横向变形大于钢管向外的横向变形。钢管约束了砼，在钢管与混凝土之间产生了相互作用力P ，称为紧箍力。从而使钢管纵向和径向受压而环向受拉，混凝土则处于三向受压状